Магнитный функциональный преобразователь

1 ьФ%В 19.-р,С- жта а М л 11737962 Союз Советских Социалистические Республик(51)м, Ила С 06 6 7/26 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет Государственныйкомитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.А,Дубров и Г.И.Королев Таганрогский радиотехнический институт им, В.Д.Калмыкова. Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к нелинейным функциональным преобразователям, 5Известен Функциональный преобразователь, выполненный на магнитных усилителях с использованием в качестве задающего нелинейного элемента полупроводникового сопротивления (1),Такой Функциональный преобразователь имеет мощность выходного сигнала, достаточную для непосредственного использования в схемах промышленной автоматики.5Недостатком этого преобразователя является ограниченный класс воспроизводимых функций .Наиболее близким к предлагаемому является магнитный функциональный преобразователь, содержащий генератор управляющих импульсов и магнитный усилитель с последовательно соединеннымч выходными обмотками, общий вывод которых через нагрузочный резистор соединен с первой клеммой источника питающего напряжения 2.Недостатком такого-преобразователя является невозможность воспроизведения других Функциональных эависимостей, кромй квадратичной. При необходимости воспроизведенияиных зависимостей следует изменять Форму напряжения одного из источников пита ния. Построение источников питания с формой напряжения, отличной от синусоидальной и прямоугольной, является сложной самостоятельной задачей,Цель изобретения врасширение класса воспроизводимых функций.Для достижения указанной цели в магнитный функциональный преобразователь, содержащий генератор управляющих импульсов, магнитный усилитель с последовательно соединенными выходными обмотками, общий, вывод которых через нагрузочный резистор соединен с первой клеммой источника питающего напряжения, введены выпрямительные элементы и цепочки из последовательно соединенных шунтирующих резисторов и управляемых ключей, цепочки подключены параллельно выходным обмоткам магнитного усилителя, а каждый выпрямительный элемент включен между второй клеммой источника питающего напряжения и свободным выводом соответствующейвыходной обмотки, управляющие входыуйравляемых ключей соединены с выходами генератора управляющих импульсов. На фиг,1 показана общая структурная схема магнитного функциональногопреобразователя; на фиг,2 - формакривой тока управления магнитногоусилителя с самонасыщением; на фиг.3вид проходной характеристики идеаль" " "його магнитного усилителя с самона- Осыщением (кривая 1) и при введенииимпульсного шунтирования (кривая 2);на фиг. 4 - пример конкретной реализации преобразователяМагнитный функциональный преобразователь содержит магнитный усилитель1, выпрямительные элементы 2 и 3,управляемые ключи 4- 4 п, шунтирующие резисторы 5- 5 генератор буправляющих импульсов, источник питающего напряжения с клеммами 7,нагрузочный резистор 8. Магнитныйусилитель 1 имеет выходные обмотки9 и 10,Магнитный функциональный преобразователь работает следующим образом.Нелинейная зависимость выходногосигнала магнитного усилителя, собран. ного по схеме с самонасыщением, от"==-входного сигнала достигается путемосуществления режима импульсного 30шунтирования вентилей выходных обмоток усилителя. Импульсы управлениятаковы, что интервал отпирания шунтирующих ключей всегда меньше полупериода напряжения питания. 35Пбскольку предлагается использовать интервал шунтирования длительностью меньше полупериода, посколькууменьшается коэффициент усилениятолько на части проходной характеристики. Таким образом проходная ха- ." рактеристикамагнитного усилителядеформируетсяф, Если участковшунтирования несколько, величинысопротивлений шунтирующих резисторовразличны для разных участков, и проходной характеристикой магнитного"усилителя можно воспроизводить сложные функции с высокой точностью, нойе имеющие экстремумов.Эффект местного уменьшения коэффициента усиления за счет импульсногошунтирования объясняется следующимобразом. Эависимость выходного напряжения" от угла насыщения для магнитного усилителя с самонасыщением выражается уравнениемП (1 --- )+- (1)Н. В Н с- н щ,Ф ЮР Ягде Б - напряжение на нагрузочномрезисторе; 60КПД, рабочей цепи;П - амплитуда прямоугольногонапряжения питания;А - угол насыщения сердечника;Н - величина коэрцитивной силы Я(3) у (4 н ргде 1 и - ток нагрузки.Поскольку при глубоком шунтировании вентилей рабочих обмоток магнитный усилитель с самонасйщением превращается в усилитель дроссельного типа, то, следовательно, приращение тока управления в интервале шунтирования отвечает уравнению (3). В режиме возбуждения величина тока управления не зависит от наличия интервалов шунтирования и по-прежнему определяется величиной коэрцитивной силы динамической петли гистерезиса (первое слагаемое правой части второго выражения).. Если интервал шунтирования занимает часть полупериода управления так, что начинается при о , а заканчивается при окончании полупериода (при н У ), то кривая тока управления принимает вид, показанный на фиг,26, иэ которой видно, что при изменении угла насыщения в зоне интервала шунтирования приращения тока управления значительно больше, чем приращения тока управления при изменении угла насыщения в интервале без шунтирования. Следовательно, в рассматриваемом примере коэффициент усиления магнитного усилителя 1 имеет различную величину участков проходной характеристики.Функциональный преобразователь, выполненный на базе магнитного усилителя с самонасыщением в режиме (см. фиг.2,6) при условии свободных четных гармоник описйвается выражением аю (о ы. ан,ю1ч= (1- - К - - (1чщ Р Ж ю Фй.Р Ч, (- и ) (где К и К - коэффициенты, определяемые выражением2+ фР пргде г - сопротивление выходной обРмотки 9;-динамической петли гистерезиса;Х - длина средней силовой линиисердечника;В- сопротивление нагрузочногорезистора 8;Ю- число витков выходной обмотки.Зависимость величины тока управления от угла насыщения выражается уравнениемН.,(,) (2)И, У.чгде Н - величина коэрцйтивной силыСтстатической петли гистерезиса.Магнитный усилитель дроссельного типа описывают выражением737962 Формула изобретения г - сопротивление прямое цепипевен тиль-шунтирующий резистор;г - обратное сопротивлениеотрэтой цепи.При определении К .считать ключзакрытым, при определении К считатьключ открытым,Использование группы управляемыхключей 4 - 4, с резисторами 5 - 5позволяет при соответствующем управ,лении иметь на разных интервалахполупериода питания разные величинышунтирующих сопротивлений, и следовательно, на разных участках проходнойхарактеристики преобразователя -разные коэффициенты усиления,Аналоговый функциональный преобразователь в течение одного полупериода питающего напряжения работает следующим образом (см.фиг.4) .С началом первого полупериода 20сердечник А начинает намагничиваться, сердечник Б - размагничиваться,Выпрямительный элемент 2 открыт, выпрямительный элемент 3 и управляемыйключ 4 закрыты, В обмотке управления устанавливается ток, равныйн,а= - сердечник насыщаетс я. Изменение индукции в сердечнике А прекращается. гок в цепй управления опре- ".деляется процессом размагничиваниясердечника Б по статической петлегистерезисастч ФчПри наступлении 1,= с выходагенератора б на управляемый ключ 4 4 Опоступает отпирающий импульс, ключ4, открывается, шунтируя закрытыйдо этого вентиль 3.Изменение индукции в сердечникеБ прекращается. По рабочей обмоткесердечника Б начинает протекатьток, величина которого определяетсяотношением сопротивлений рабочихцепей сердечником А и Б (если ониравны, то равны и рабочие токи) . В,соответствии с законом полного тОкав цепи управления устанавливаетсяток величинойЮ Оч 2 а ц ,(8)ч н 55В следующем полупериоде процессы"повторяются, только соердечники А 6и Б меняются ролямиВеличина среднего за период тока управления определяется выражением (4) .В качестве генератора б управляющих импульсов может быть использован высокостабильный мостовой элемент Ильина. Перестройка генератора (регулиро" вание длительности-импульсов шунтирования), перестройка шунтирующих цепей (регулирование глубины шунтировайия) достигается изменением величин соответствующих сопротивлений. Изменение глубины шунтирования, длительности интервалов шунтирования позволяют моделировать широкий класс функций, описываемых как монотонные функции без экстремумов,Магнитный Функциональный преобразователь, содержащий генератбр управляющих импульсов и магнитный усилитель с последовательно соединенными выходными обмотками, общий вывод которых через нагрузочный. резистор соединен с первой клеммой источника питающего напряжения, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых Функций, он содержит выпрямительные элементы и цепочки из последовательно соединенных шунтирукицих резйсторов и управляемых ключей, цепочки подключены параллельно выходным обмоткам магнитного усилителя, а каждый выпрямительный элемент влючен между второй клеммой источника питающего напряжения и свободным выводом соответствующей выходной обмотки, управляющие входи управляемых ключей соединены с выходами генератора управляющих импульсов; Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Розенблат М.А. Применение магнитных элементов для переработки информации в аналоговой Форме. - Сб. 1 Магнитные аналоговые элементыфф, М., Наука 1, 1965, с.10,2. Авторское, свидетельство СССР 9543950, кл, С Об С 7/20 1977 (прототип);737962 Фиа г.Ъ фо т Составитель О,Сахаровктор С.Тимохина Техред О.Легеза Корректор утяга Закаэ 2566/8 ,Тир ЦНИИПИ Государс по делам иэо 113035, Москва, Жаж 751 Подпивенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д 4/5 илиал ППП фПатентф", г. Ужгород, ул. Проектна